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奧氏體不銹鋼的力學(xué)性能分析
日期：2025-04-29 00:09
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摘要：
奧氏體不銹鋼的力學(xué)性能分析
奧氏體系列不銹鋼為Fe-Cr-Ni系列或Fe-Cr-Mn系列。從低溫到高溫都具有穩(wěn)定的優(yōu)良的力學(xué)性能。在920～1150℃溫度進(jìn)行固溶化熱處理無(wú)變態(tài)點(diǎn)，依靠快速冷卻成為非磁性的安定的具有的耐蝕性能的奧氏體組織。奧氏體系列不銹鋼的力學(xué)性能如下表所示：
| 奧氏體系列不銹鋼的力學(xué)性能 | |||||
| 鋼種 | 狀態(tài) | 0.2%屈服強(qiáng)度 /MPa | 抗拉強(qiáng)度 /MPa | 伸長(zhǎng)率 /% | 硬度 HRB |
| 201 | 板 、 固溶化 | 382 | 794 | 55 | 90 |
| 202 | 板 、 固溶化 | 382 | 726 | 55 | 90 |
| 301 | 板 、 固溶化 | 274 | 755 | 60 | 85 |
| 304 | 板 、 固溶化 | 294 | 578 | 55 | 82 |
| 305 | 板 、 固溶化 | 265 | 588 | 50 | 80 |
| 309S | 板 、 固溶化 | 314 | 618 | 45 | 85 |
| 板 、 固溶化 | 314 | 657 | 45 | 85 | |
| 316 | 板 、 固溶化 | 294 | 578 | 50 | 79 |
| 317 | 板 、 固溶化 | 274 | 617 | 45 | 85 |
| 321 | 板 、 固溶化 | 245 | 617 | 45 | 80 |
| 347 | 板 、 固溶化 | 275 | 657 | 45 | 85 |
奧氏體系列不銹鋼與馬氏體、鐵素體系列不銹鋼相比較，因富有延伸性和屈服比（屈服強(qiáng)度/抗拉強(qiáng)度）小等，所以其加工性十分優(yōu)越。但其加工硬化性大，其中SUS301（17Cr-7Ni)*容易硬化。依據(jù)鋼中不同所表現(xiàn)出的加工硬化性，依靠奧氏體穩(wěn)定程度的不同而定。
奧氏體穩(wěn)定度可由含有結(jié)晶粒度（GSN）的計(jì)算式求得：
Md30 = 551 - 462(C+N) - 9.2Si - 8.1Mn - 13.7Cr - 29（Ni+Cu）- 18.5Mo - 68Nb -1.4（ASTM G.S.N-8.0）
Md30值（施予30%變形量時(shí)，產(chǎn)生50%的馬氏體的溫度）越小，則奧氏體相就越穩(wěn)定，而加工硬化性小。這種現(xiàn)象是由于加工感應(yīng)而變態(tài)所產(chǎn)生的；在金相組織上面心立晶格（γ）相受到冷加工，則變?yōu)轶w心立方晶格（αˊ）相而發(fā)生馬氏體變態(tài)。
這種變態(tài)還受加工溫度及加工速度的影響，也即加工硬化性被加工條件所左右。近來(lái)，巧妙地利用加工溫度，將以前不可能進(jìn)行的超深拉深在一定溫度的情況下拉深成功。在拉深加工中，以加工硬化系數(shù)（n值）作為加工性能指標(biāo)。奧氏體系列不銹鋼的SUS304（18Cr-8Ni）*大為0.50，鐵素體系列不銹鋼的SUS430(18Cr)為0.22。
奧氏體系列代表鋼種的SUS304（18Cr-8Ni)稱為準(zhǔn)穩(wěn)定奧氏體系列，固溶化熱處理后為非磁性，常溫加工后，容易變態(tài)為馬氏體而具有磁性。但是，SUS305(18Cr-12Ni),因其奧氏體相是穩(wěn)定的，冷加工不會(huì)引發(fā)馬氏體轉(zhuǎn)變，加工以后仍為非磁性。有效地利用SUS301（17Cr-7Ni)的加工硬化性，將其變?yōu)楦邚?qiáng)度不銹鋼應(yīng)用于制作彈簧或制造車輛材料。
奧氏體系列不銹鋼沒(méi)有像鐵素體系列不銹鋼中所見(jiàn)到的切口韌性低下或475℃脆性。但是，在600～800℃使用時(shí)，會(huì)析出σ相或碳化物。σ相的析出，與其化學(xué)成分、金相組織、加工條件等有關(guān)。SUS304（18Cr-8Ni)不引起σ脆化，但SUS309S（22Cr-12Ni)或SUS310S（25Cr-20Ni)那種高Cr、高Ni不銹鋼，在600～800℃高溫長(zhǎng)時(shí)間加熱過(guò)程中則可能析出σ相，因此必須注意其σ脆化傾向。還有，要注意因伴隨奧氏體系列不銹鋼加工所引起的，在使用過(guò)程中會(huì)發(fā)生時(shí)效裂紋或斷裂。SUS301或SUS304等進(jìn)行深度拉伸加工后，在常溫放置不久，嚴(yán)重時(shí)會(huì)伴有聲響的裂紋發(fā)生，即出現(xiàn)延遲破裂現(xiàn)象。其原因是因?yàn)闅?、殘留?yīng)力和馬氏體變態(tài)等所引起的。作為對(duì)策，是采用奧氏體相穩(wěn)定不銹鋼，或借助于加工后熱處理等方法去除應(yīng)力。
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